物联网及大数据技术在环保产业中的应用–“智慧环保”

“智慧环保”概念
        2009 年初，IBM 提出了“智慧地球”的概念，美国将“智慧地球”上升为国家战略。“智慧地球”的核心是以一种更智慧的方法，通过利用新一代信息技术来改变政府、企业和人们相互交互的方式，以便提高交互的明确性、效率、灵活性和响应速度，实现信息基础架构与基础设施的完美结合。 随着“智慧地球”的提出，在环保领域中如何充分利用各种信息通讯技术感知、分析、整合各类环保信息并对各种需求做出智能的响应，使决策更加切合环境发展的需要，这一问题促使“智慧环保”概念应运而生。“智慧环保”是物联网技术与环境信息化相结合的概念，它是在数字地球、地理信息系统、全球定位系统、环境管理与决策支持系统等技术的基础上衍生的大型系统工程。“智慧环保”可以理解为以环保为核心，由基础应用、延伸应用、高级应用和战略应用的多层环保监控管理平台集成，将信息、网络、自动控制、通讯等高科技应用到全球、国家、省级、地市级等各层次的环保领域中，进行数据汇集、信息处理、决策支持、信息共享等服务，实现环保的智慧化。“智慧环保”是借助物联网技术，把感应器和装备嵌入到各种环境监控对象(物体)中，通过超级计算机和云计算将环保领域物联网整合起来，实现人类社会与环境业务系统的整合，以更加精细和动态的方式实现环境管理和决策的智慧。物联网和大数据技术的发展将推动“智慧环保”的发展。“智慧环保”特征可以归结为 3 个方面：

（1）更透彻的感知，采用各种先进的感知设备全面感知环境，包括针对水体各种理化指标和智慧环保的概念性状的传感器和测量仪表，针对气体中各种有害气体含量的传感器和测量仪表，以及比较先进的视频监控设备和成熟的视频智能分析技术、射频识别（RFID）技术等，综合运用各种设备和技术，获得前所未有的智能感知。

（2）更全面的互连互通，通过各种网络设备与先进的感知设备进行连接，将感知设备获取的信息实时传输到业务平台，转发给手持设备、电脑和智能化终端等。

（3）更深入的智能化，传感器获得的数据可用于对应的业务系统，甚至可以作为建模的基础数据，数据管理平台实时收集并分析数据，当数据超过限定值时可实现自动告警，提示环境管理部门或污染源企业及时处理。

“智慧环保”体系架构研究
        经过项目组大量调研后得出，“智慧环保”由服务层、智慧层、传输层、和感知层组成。感知层通过感知周围环境，把感知出来的数据由传输层传到智慧层，智慧层通过大数据技术和云计算对数据进行处理，并且把处理好的数据传给服务层，服务层根据这些数据采取相应的措施。这四层相互作用、相互协调，缺一不可。“智慧环保”体系架构如图 5-4 所示。

图 5-4 “智慧环保”总体结构图

感知层是利用任何可以随时随地感知、测量、捕获和传递信息的设备（如：摄像头、RFID、GPRS、传感器等）、系统（如：水质在线监测系统、废气在线监测系统等），实现对环境质量、污染源、生态、辐射等环境因素的“更透彻的感知”，它与人体结构中皮肤和五官的作用类似。感知层承担信息的采集，可以应用的技术包括智能卡、RFID 电子标签、识别码、传感器等。